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一道物理题:杠杆原理

  • 分类:知识学习
  • 更新时间:2024-12-22
  • 发布时间:2024-02-10 16:30:02
杠杆是一种简单机械。 在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆(lever). 跷跷板、剪刀、扳子、撬棒等,都是杠杆。 滑轮是一种变形的杠杆,且定滑轮是一种等臂杠杆,动滑轮是一种动力臂是阻力臂的两倍的杠杆杠杆绕着转动的固定点叫做支点
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杠杆是一种简单机械。

在力的作用下能绕着固定点转动的硬棒就是杠杆(lever).

跷跷板、剪刀、扳子、撬棒等,都是杠杆。

滑轮是一种变形的杠杆,且定滑轮是一种等臂杠杆,动滑轮是一种动力臂是阻力臂的两倍的杠杆

杠杆绕着转动的固定点叫做支点

使杠杆转动的力叫做动力

阻碍杠杆转动的力叫做阻力

当动力和阻力对杠杆的转动效果相互抵消时,杠杆将处于平衡状态,这种状态叫做杠杆平衡

杠杆平衡时保持在水平位置静止或匀速转动。

通过力的作用点沿力的方向的直线叫做力的作用线

从支点O到动力F1的作用线的垂直距离L1叫做动力臂

从支点O到阻力F2的作用线的垂直距离L2叫做阻力臂

使用杠杆时,如果杠杆静止不动或绕支点匀速转动,那么杠杆就处于平衡状态。

动力臂×动力=阻力臂×阻力,即L1F1=L2F2,由此可以演变为F2/F1=L1/L2

杠杆的平衡不仅与动力和阻力有关,还与力的作用点及力的作用方向有关。

杠杆是一种简单机械;一根结实的棍子(最好不会弯又非常轻),就能当作一根杠杆了。上图中,方形代表重物、圆形代表支持点、箭头代表用,这样,你看出来了吧?在杠杆右边向下杠杆是等臂杠杆;第二种是重点在中间,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆;第三种是力点在中间,动力臂小于阻,是费力杠杆。

费力杠杆例如:剪刀、钉锤、拔钉器……杠杆可能省力可能费力,也可能既不省力也不费力。这要看力点和支点的距离:力点离支点愈远则愈省力,愈近就愈费力;还要看重点(阻力点)和支点的距离:重点离支点越近则越省力,越远就越费力;如果重点、力点距离支点一样远,如定滑轮和天平,就不省力也不费力,只是改变了用力的方向。

省力杠杆例如:开瓶器、榨汁器、胡桃钳……这种杠力点一定比重点距离支点近,所以永远是省力的。

如果我们分别用花剪(刀刃比较短)和洋裁剪刀(刀刃比较长)剪纸板时花剪较省力但是费时;而洋裁剪则费力但是省时。

1.剪较硬物体

要用较大的力才能剪开硬的物体,这说明阻力较大。用动力臂较长、阻力臂较短的剪刀。

2.剪纸或布

用较小的力就能剪开纸或布之类较软的物体,这说明阻力较小,同时为了加快剪切速度,刀口要比较长。用动力臂较短、阻力臂较长的剪刀。

3.剪树枝

修剪树枝时,一方面树枝较硬,这就要求剪刀的动力臂要长、阻力臂要短;另一方面,为了加快修剪速度,剪切整齐,要求剪刀刀口要长。用动力臂较长、阻力臂较短,同时刀口较长的剪刀。

使用定滑轮______省力,但是______改变力的力向(填“能”或“不能”).定滑轮实质上是一个______杠杆,

①定滑轮的动力臂和阻力臂都等于滑轮的半径,所以定滑轮实际上是等臂杠杆,因此使用定滑轮不能省力,但可以改变力的方向.

②动滑轮的动力臂等于滑轮的直径,阻力臂等于滑轮的半径,所以动滑轮实际上就是省力杠杆,因此使用动滑轮可以省力,但不能改变力的方向;

③滑轮组是定滑轮和动滑轮的组合,既可以省力也可以改变用力的方向;

故答案为:等臂;改变力的方向;g倍;一半的力;力的方向;费距离;省力;改变力的方向.

滑轮组的问题

使用定滑轮不能省力,但能改变力的方向;由于定滑轮的动力臂等于阻力臂,因此定滑轮属于等臂杠杆;定滑轮的五要素如图所示

定滑轮实质上是_杠杆;使用定滑轮不省_,但能改变_。F拉=_;S绳=_;V绳=_.

滑轮

由可绕中心轴转动有沟槽的圆盘和跨过圆盘的柔索(绳、胶带、钢索、链条等)所组成的可以绕着中心轴转动的简单机械。滑轮是杠杆的变形,属于杠杆类简单机械。在我国早在战国时期的著作《墨经》中就有关于滑轮的记载。中心轴固定不动的滑轮叫定滑轮,是变形的等臂杠杆,不省力但可以改变力的方向。中心轴跟重物一起移动的滑轮叫动滑轮,是变形的不等臂杠杆,能省一半力,但不改变力的方向。实际中常把一定数量的动滑轮和定滑轮组合成各种形式的滑轮组。滑轮组既省力又能改变力的方向。

工厂中常用的差动滑轮(俗称手拉葫芦)也是一种滑轮组。滑轮组在起重机、卷扬机、升降机等机械中得到广泛应用。

滑轮有两种:定滑轮和动滑轮

(1)定滑轮实质是等臂杠杆,不省力也不费力,但可改变作用力方向.

定滑轮的特点

通过定滑轮来拉钩码并不省力。通过或不通过定滑轮,弹簧秤的读数是一样的。可见,使用定滑轮不省力但能改变力的方向。在不少情况下,改变力的方向会给工作带来方便。

定滑轮的原理

定滑轮实质是个等臂杠杆,动力L1、阻力L2臂都等于滑轮半径。根据杠杆平衡条件也可以得出定滑轮不省力的结论。

(2)动滑轮实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,省1/2力多费1倍距离.

动滑轮的特点

使用动滑轮能省一半力,费距离。这是因为使用动滑轮时,钩码由两段绳子吊着,每段绳子只承担钩码重的一半。使用动滑轮虽然省了力,但是动力移动的距离大于钩码升高的距离,即费了距离。

动滑轮的原理

动滑轮实质是个动力臂(L1)为阻力臂(L2)二倍的杠杆。

(3)滑轮组:由定滑轮跟动滑轮组成的滑轮组,既省力又可改变力的方向.

滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是总重的几分之一.绳子的自由端绕过动滑轮的算一段,而绕过定滑轮的就不算了.

使用滑轮组虽然省了力,但费了距离,动力移动的距离大于重物移动的距离.

滑轮组的用途:

为了既节省又能改变动力的方向,可以把定滑轮和动滑轮组合成滑轮组。

省力的大小

使用滑轮组时,滑轮组用几段绳吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。

滑轮组的特点

用滑轮组做实验,很容易看出,使用滑轮组虽然省了力,但是费了距离——动力移动的距离大于货物升高的距离。

分析 要解答本题需掌握:定滑轮可以改变力的方向,但不省力,也不省距离。 解答 因为定滑轮的动力臂和阻力臂都等于定滑轮半径, 所以定滑轮的实质是一个等臂杠杆,使用定滑轮不省力,也不省距离;但能改变力的方向; 所以拉力等于物体所受的重力,绳子自由端移动的距离等于物体上升的高度,绳子自由端移动的速度等于物体上升的速度, 即:F拉=G;s绳=h,V绳=h/t。 故答案为:等臂;力;力的方向;G;h;h/t。

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